Silikon karbid keramika üçün 9 sinterləmə texnikasının icmalı

Silisium karbid (SiC), görkəmli struktur keramika, yüksək temperatur gücü, sərtlik, elastik modul, aşınma müqaviməti, istilik keçiriciliyi və korroziyaya davamlılıq daxil olmaqla müstəsna xüsusiyyətləri ilə məşhurdur. Bu atributlar onu yüksək temperaturlu soba mebellərində, ocaq ucluqlarında, istilik dəyişdiricilərində, sızdırmazlıq halqalarında və sürüşmə podşipniklərində ənənəvi sənaye istifadələrindən tutmuş ballistik zirehlər, kosmik güzgülər, yarımkeçirici vafli çubuqlar, və nüvə yanacağının örtülməsi.

Sinterləmə prosesi son xassələrinin müəyyən edilməsində çox vacibdirSiC keramika. Geniş tədqiqatlar reaksiya sinterləmə, təzyiqsiz sinterləmə, yenidən kristallaşma sinterləmə və isti presləmə kimi müəyyən edilmiş üsullardan tutmuş qığılcım plazması sinterləmə, flaş sinterləmə və salınım təzyiqi sinterləmə kimi daha yeni yeniliklərə qədər müxtəlif sinterləmə üsullarının inkişafına səbəb oldu.

Burada doqquz görkəmli şəxsə daha yaxından nəzər salınSiC keramikasinterləmə texnikası:

1. İsti sıxma:

Alliegro et al. Norton şirkətində isti presləmə eyni vaxtda istilik və təzyiqin tətbiq edilməsini nəzərdə tuturSiC tozubir kalıp içərisində yığcam. Bu üsul eyni vaxtda sıxlaşdırma və formalaşdırma imkanı verir. Effektiv olsa da, isti presləmə mürəkkəb avadanlıq, xüsusi kalıplar və ciddi proses nəzarəti tələb edir. Onun məhdudiyyətlərinə yüksək enerji istehlakı, məhdud forma mürəkkəbliyi və yüksək istehsal xərcləri daxildir.

2. Reaksiya Sinterləmə:

İlk dəfə 1950-ci illərdə P. Popper tərəfindən təklif edilmiş, reaksiya sinterləşdirməsi qarışdırmağı nəzərdə tuturSiC tozukarbon mənbəyi ilə. Sürtünmə tökmə, quru presləmə və ya soyuq izostatik presləmə yolu ilə əmələ gələn yaşıl gövdə silikon infiltrasiya prosesindən keçir. Vakuumda və ya inert atmosferdə 1500°C-dən yuxarı qızdırılan silikon kapilyar təsir vasitəsilə məsaməli bədənə sızan silikonu əridir. Maye və ya qaz halında olan silisium karbonla reaksiyaya girərək, mövcud SiC hissəcikləri ilə birləşən in-situ β-SiC əmələ gətirir və nəticədə sıx keramika yaranır.

Reaksiya ilə bağlanmış SiC aşağı sinterləmə temperaturu, səmərəliliyi və yüksək sıxlığı ilə öyünür. Sinterləmə zamanı cüzi büzülmə onu böyük, mürəkkəb formalı komponentlər üçün xüsusilə uyğun edir. Tipik tətbiqlərə yüksək temperaturlu soba mebelləri, parlaq borular, istilik dəyişdiriciləri və kükürddən təmizlənmə başlıqları daxildir.

RBSiC Boat Semicorex Proses Marşrutu

3. Təzyiqsiz Sinterləmə:

S. Prochazka və başqaları tərəfindən hazırlanmışdır. 1974-cü ildə GE-də təzyiqsiz sinterləmə xarici təzyiqə ehtiyacı aradan qaldırır. Sıxlaşma 2000-2150°C temperaturda atmosfer təzyiqi altında (1,01×105 Pa) inert atmosferdə sinterləşdirici əlavələrin köməyi ilə baş verir. Təzyiqsiz sinterləmə daha da bərk hal və maye fazalı sinterləmə olaraq təsnif edilə bilər.

Bərk vəziyyətdə təzyiqsiz sinterləmə 1600°C-ə çatan istifadə temperaturu ilə, danələrarası şüşə fazaları olmadan yüksək sıxlığa (3,10-3,15 q/sm3) nail olur, nəticədə müstəsna yüksək temperatur mexaniki xassələri əldə edilir. Bununla belə, yüksək sinterləmə temperaturunda taxılın həddindən artıq böyüməsi gücə mənfi təsir göstərə bilər.

Maye fazalı təzyiqsiz sinterləmə SiC keramikasının tətbiq dairəsini genişləndirir. Tək komponentin əriməsi və ya bir neçə komponentin evtektik reaksiyası nəticəsində yaranan maye faza yüksək diffuzivlik yolu təmin etməklə sıxlaşma kinetikasını gücləndirir və bərk cisim sinterləmə ilə müqayisədə daha aşağı sinterləmə temperaturlarına səbəb olur. Maye fazalı sinterlənmiş SiC-də incə taxıl ölçüsü və qalıq dənəvərlərarası maye fazası əyilmə gücünü və qırılma möhkəmliyini artıraraq, transqranulyardan qranulyar qırılmaya keçidi təşviq edir.

Təzyiqsiz sinterləmə iqtisadi səmərəlilik və forma çox yönlülük kimi üstünlükləri olan yetkin texnologiyadır. Xüsusilə bərk vəziyyətdə sinterlənmiş SiC yüksək sıxlıq, vahid mikrostruktur və əla ümumi performans təklif edir ki, bu da onu sızdırmazlıq halqaları və sürüşmə rulmanları kimi aşınmaya və korroziyaya davamlı komponentlər üçün uyğun edir.

Təzyiqsiz Sinterlənmiş Silikon Karbid Zireh

4. Yenidən kristallaşma sinterləmə:

1980-ci illərdə Kriegesmann yüksək performanslı yenidən kristallaşdırılmış məhsulun istehsalını nümayiş etdirdi.SiC keramikasürüşmə tökmə və ardınca 2450°C-də sinterləmə ilə. Bu texnika FCT (Almaniya) və Norton (ABŞ) tərəfindən genişmiqyaslı istehsal üçün tez bir zamanda qəbul edildi.

Yenidən kristallaşdırılmış SiC müxtəlif ölçülü SiC hissəciklərinin qablaşdırılması ilə əmələ gələn yaşıl cismin sinterlənməsini nəzərdə tutur. Daha iri hissəciklərin aralıqlarında bərabər paylanmış incə hissəciklər idarə olunan atmosferdə 2100°C-dən yuxarı temperaturda daha böyük hissəciklərin təmas nöqtələrində buxarlanır və kondensasiya olunur. Bu buxarlanma-kondensasiya mexanizmi hissəcik boyunlarında yeni taxıl sərhədləri əmələ gətirir, taxıl böyüməsinə, boyun əmələ gəlməsinə və qalıq gözenekliliyə malik sinterlənmiş gövdəyə səbəb olur.

Yenidən kristallaşdırılmış SiC-nin əsas xüsusiyyətləri bunlardır:

Minimum büzülmə: Sinterləmə zamanı taxıl sərhədinin və ya həcm diffuziyasının olmaması cüzi büzülmə ilə nəticələnir.

Near-Net Shaping: Sinterlənmiş sıxlıq yaşıl bədən sıxlığı ilə demək olar ki, eyni olaraq qalır.

Təmiz Taxıl Sərhədləri: Yenidən kristallaşdırılmış SiC şüşə fazaları və ya çirkləri olmayan təmiz taxıl sərhədləri nümayiş etdirir.

Qalıq məsaməlik: Sinterlənmiş gövdə adətən 10-20% məsaməlik saxlayır.

5. İsti İzostatik Basma (HIP):

HIP sıxlığı artırmaq üçün inert qaz təzyiqindən (adətən arqon) istifadə edir. Şüşə və ya metal qabın içərisində möhürlənmiş SiC tozu kompakt, soba daxilində izostatik təzyiqə məruz qalır. Temperatur sinterləmə diapazonuna yüksəldikdə, kompressor bir neçə meqapaskal ilkin qaz təzyiqini saxlayır. Bu təzyiq qızdırma zamanı tədricən artır, 200 MPa-a çatır, daxili məsamələri effektiv şəkildə aradan qaldırır və yüksək sıxlığa nail olur.

6. Spark Plazma Sinterləmə (SPS):

SPS, metallar, keramika və kompozitlər daxil olmaqla, sıx materialların istehsalı üçün yeni bir toz metallurgiya üsuludur. Toz hissəcikləri arasında impulslu elektrik cərəyanı və qığılcım plazma yaratmaq üçün yüksək enerjili elektrik impulslarından istifadə edir. Bu lokallaşdırılmış isitmə və plazma əmələ gəlməsi nisbətən aşağı temperaturlarda və qısa müddətlərdə baş verir və sürətli sinterləşdirməyə imkan verir. Proses səthi çirkləndiriciləri effektiv şəkildə təmizləyir, hissəciklərin səthlərini aktivləşdirir və sürətli sıxlaşmaya kömək edir. SPS, sinterləmə köməkçisi kimi Al2O3 və Y2O3 istifadə edərək sıx SiC keramika hazırlamaq üçün uğurla istifadə edilmişdir.

7. Mikrodalğalı Sinterləmə:

Adi istilikdən fərqli olaraq, mikrodalğalı sinterləmə, həcmli isitmə və sinterləşməyə nail olmaq üçün mikrodalğalı elektromaqnit sahəsində materialların dielektrik itkisindən istifadə edir. Bu üsul aşağı sinterləmə temperaturu, daha sürətli isitmə dərəcələri və təkmilləşdirilmiş sıxlaşma kimi üstünlüklər təklif edir. Mikrodalğalı sobada sinterləmə zamanı gücləndirilmiş kütlə daşınması da incə dənəli mikro strukturları təşviq edir.

8. Flaş Sinterləmə:

Flaş sinterləmə (FS) aşağı enerji istehlakı və ultra sürətli sinterləmə kinetikası ilə diqqəti cəlb etdi. Proses soba içərisində yaşıl bir gövdə üzərində gərginliyin tətbiqini əhatə edir. Eşik temperaturuna çatdıqda, cərəyanın qəfil qeyri-xətti artımı sürətli Joule istiləşməsini yaradır və saniyələr ərzində demək olar ki, ani sıxlığa səbəb olur.

9. Salınan Təzyiq Sinterlənməsi (OPS):

Sinterləmə zamanı dinamik təzyiqin tətbiqi hissəciklərin bir-birinə bağlanmasını və yığılmasını pozur, məsamələrin ölçüsünü və paylanmasını azaldır. Bu, yüksək sıx, incə dənəli və homojen mikrostrukturlarla nəticələnir, yüksək möhkəmlik və etibarlı keramika verir. Tsinghua Universitetində Xie Zhipeng komandası tərəfindən irəli sürülən OPS, adi sinterləmədə sabit statik təzyiqi dinamik salınım təzyiqi ilə əvəz edir.

OPS bir sıra üstünlüklər təklif edir:

Gücləndirilmiş Yaşıl Sıxlıq: Davamlı salınan təzyiq hissəciklərin yenidən qurulmasını təşviq edir, toz kompaktının yaşıl sıxlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırır.

Artan Sinterləmə Hərəkət Qüvvəsi: OPS sıxlaşdırma, taxıl fırlanma, sürüşmə və plastik axını gücləndirmək üçün daha böyük hərəkətverici qüvvə təmin edir. Bu, nəzarət olunan salınım tezliyi və amplituda taxıl sərhədlərində qalıq məsamələri effektiv şəkildə aradan qaldırdığı sinterləmənin sonrakı mərhələlərində xüsusilə faydalıdır.

Salınan Təzyiqli Sinterləmə Avadanlığının Fotoşəkli

Ümumi Texnikaların Müqayisəsi:

Bu üsullar arasında reaksiya sinterləmə, təzyiqsiz sinterləmə və yenidən kristallaşma sinterləmə sənaye SiC istehsalı üçün geniş istifadə olunur, hər biri özünəməxsus üstünlüklərə malikdir, nəticədə fərqli mikro strukturlar, xüsusiyyətlər və tətbiqlər olur.

Reaksiya bağlı SiC:Aşağı sinterləmə temperaturları, iqtisadi səmərəlilik, minimal büzülmə və yüksək sıxlıq təklif edərək, onu böyük, mürəkkəb formalı komponentlər üçün uyğun edir. Tipik tətbiqlərə yüksək temperaturlu soba mebelləri, ocaq ucluqları, istilik dəyişdiriciləri və optik reflektorlar daxildir.

Təzyiqsiz sinterlənmiş SiC:Effektivliyi, formanın çox yönlülüyünü, yüksək sıxlığı, vahid mikrostrukturunu və əla ümumi xassələrini təmin edir ki, bu da onu möhürlər, sürüşmə podşipniklər, ballistik zirehlər, optik reflektorlar və yarımkeçirici vafli çubuqlar kimi dəqiq komponentlər üçün ideal edir.

Yenidən kristallaşdırılmış SiC:Təmiz SiC fazaları, yüksək saflıq, yüksək məsaməlik, əla istilik keçiriciliyi və istilik zərbələrinə davamlılıq xüsusiyyətləri ilə onu yüksək temperaturlu soba mebelləri, istilik dəyişdiriciləri və burner nozzləri üçün uyğun edir.**

Semicorex-də biz ixtisaslaşmışıqSiC keramika və digərKeramika Materiallarıyarımkeçirici istehsalında tətbiq olunur, hər hansı bir sorğunuz varsa və ya əlavə məlumatlara ehtiyacınız varsa, bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.

Əlaqə telefonu: +86-13567891907

E-poçt: sales@semicorex.com